7 BAB II LANDASAN TEORI II.1 Batuan Induk Batuan induk adalah batuan yang mengandung material organik dengan komposisi kimia tertentu dalam jumlah yang cukup untuk dapat membentuk dan mengeluarkan hidrokarbon (Miles,1989). Minyak bumi terbentuk karena penumpukan zat organik terutama plankton di dasar laut yang kemudian tertimbun oleh sedimen halus pada keadaan reduksi dan akhirnya terawetkan. Proses ini terjadi pada cekungan sedimen yang beradda pada ambang laut terbuka, sedimentasi yang cepat, dan terjadi bersamaan dengan penurunan. Urut-urutan batuan serpih yang kaya akan zat organik berwarna hitam yang dihasilkan dari proses ini disebut batuan induk. Menurut Waples (1985), terdapat tiga jenis batuan induk, yaitu: 1. Batuan induk efektif (effective source rock) Setiap batuan sedimen yang telah membentuk dan mengeluarkan hidrokarbon 2. Mungkin batuan induk (possible source rock) Setiap batuan sedimen yang belum pernah dievaluasi potensinya, tetapi memiliki kemungkinan untuk membentuk dan mengeluarkan hidrokarbon 3. Batuan induk potensial (potential source rock) Setiap batuan sedimen belum matang yang memiliki kemampuan untuk membentuk dan mengeluarkan hidrokarbon apabila tingkat kematangan termalnya cukup tinggi (kematangan mencapai oil window/jendela minyak) Suatu batuan dapat disebut batuan induk apabila memenuhi beberapa parameter, yaitu: Kekayaan material organik Kualitas material organik Kematangan material organik 8 Kuantitas material organik dan kualitas material organik merupakan produk hasil pengendapan, sedangkan kematangan material organik merupakan fungsi dari sejarah struktur maupun tektonik suatu wilayah. Kekayaan material organik dinilai dari pengukuran terhadap karbon organik total (TOC) dalam batuan yang didapat dari pirolisis Rock-Eval dengan metode TOC dan LECO. Kualitas material organik didapatkan melalui tipe kerogen yang terkandung dalam material organik. Kematangan material organik diperkirakan menggunakan nilai Ro (%) dan Tmax (°C) yang didapat dari pengukuran reflektansi vitrinit dan analisis pirolisis. Tabel II.1 menunjukkan parameter yang harus dipenuhi untuk suatu batuan dapat disebut batuan induk. Tabel II.1 Metode untuk menentukan potensi batuan induk (Law, 1999). Penentuan Pengukuran Kekayaan batuan induk TOC yang terdapat pada batuan induk Kualitas batuan induk Proporsi kerogen keberadaan hidrokarbon rantai panjang Kematangan termal batuan induk Reflektansi vitrinit Pirolisis Tmaks II.1.1 Kekayaan Material Organik Material organik berupa karbon yang terdapat pada batuan dapat berubah menjadi hidrokarbon jika jumlahnya mencapai konsentrasi minimum yang diperlukan. Hidrokarbon tersebut dapat dikeluarkan melalui migrasi primer. Menurut Peters dan Cassa (1994), parameter yang digunakan untuk menentukan potensi atau kekayaan material organik pada batuan adalah hasil analisis kandungan karbon organik total (TOC) dan pirolisis Rock-Eval. Total karbon organik (TOC) merupakan persen berat karbon organik dari batuan kering. Tabel II.2 menunjukkan parameter-parameter untuk menentukan potensi atau kekayaan material organik. 9 Tabel II.2 Parameter geokimia dalam analisis potensi dan kekayaan material organik pada batuan induk pra-matang (Peters dan Cassa, 1994). Potensi Hidrokarbon Material Organik Bitumen HK TOC (% berat) Pirolisis Rock- Eval (% berat) (ppm) (ppm) S2 S2 Buruk 0-0,5 0-0,5 0-0,25 0-0,05 0-500 0-300 Sedang 0,5-1 0,5-1 2,5-5 0,05-0,10 500-1000 300-600 Baik 1-2 1-2 5-10 0,10-0,20 1000-2000 600-1200 Sangat Baik 2-4 2-4 10-20 0,20-0,40 2000-4000 1200-2400 Istimewa >4 >4 >20 >0,40 >4000 >2400 a S 1 :Jumlah dari hidrokarbon bebas (minyak dan gas) pada sampel, dinyatakan dalam mg HK/g batuan. b S 2 :Jumlah dari hidrokarbon yang dihasilkan melalui thermal cracking dari material organik yang tidak menguap (nonvolatile), dinyatakan dalam mg HK/g batuan. c Bitumen: Hasil analisis C 15+ extracable organic matter (EOM). II.1.2 Tipe Material Organik Kerogen merupakan fraksi material organik yang ridak larut dalam pelarut biasa (Tissot dan Welte, 1884 dalam Law, 1999), bagian yang larut disebut dengan bitumen. Kerogen merupakan sumber dari minyak dan gas yang dieksploitasi. Karakter fisik dan kimia kerogen ditentukan oleh molekul organik asalnya dan oleh transformasi diagenetik dari molekul organik tersebut. Komposisi dan kemampuan kerogen untuk menghasilkan minyak dan gas dipengaruhi oleh proses kematangan termal (katagenesis dan metagenesis). Diagenesis merupakan transformasi material organik dalam lingkungan sedimen yang terjadi pada temperatur relatif rendah (Waples, 1985). Katagenesis merupakan penguraian termal kerogen besar atau molekul aspaltena menjadi molekul lebih kecil yang kemudian akan menjadi bagian fraksi bitumen dalam batuan induk (Waples, 1985). Metagenesis merupakan jenjang lanjut maturitas termal yang ditunjukkan dengan adanya pembentukan gas dan perengkahan (cracking) (Waples, 1985). Kerogen berubah secara progresif selama proses pembebanan (burial). Proses pemanasan memecah fragmen kerogen 10 menjadi molekul minyak atau gas. Gambar II.1 menunjukkan proses transformasi material organik dalam sedimen dan batuan sedimen. Gambar II.1 Transformasi material organik dalam sedimen dan batuan sedimen (Waples, 1985). Tipe kerogen yang terkandung dalam batuan dapat menentukan kualitas batuan induknya dan perbedaan tipe material organik akan menghasilkan fraksi hidrokarbon yang berbeda. Parameter dan komposisi tipe kerogen ditunjukkan oleh Tabel II.3 dan Tabel II.4. Berdasarkan analisis kimia, Institut Francais du Petrole (IFP) membagi kerogen menjadi empat tipe, yaitu: 1. Kerogen tipe I Kerogen tipe I sangat jarang ditemukan karena tersusun dari alga air tawar dan memiliki kandungan hidrogen tertinggi dengan potensi hidrokarbon utama berupa minyak. Kerogen tipe I terbatas pada danau anoksik. 2. Kerogen tipe II Kerogen tipe II tersusun dari beberapa sumber, yaitu alga laut, spora, polen, resin tanaman dan lapisan lilin tanaman. Sebagian besar kerogen tipe II ditemukan di sedimen laut yang diendapkan dalam kondisi reduksi dengan potensi hidrokarbon utama berupa minyak. 3. Kerogen tipe III 11 Kerogen tipe III tersusun dari material organik terestrial yang kekurangan komponen lemak atau lilin, seperti jaringan tanaman dan gel humus. Selulosa dan lignin adalah penyumbang terbesar pada kerogen tipe III. Kerogen tipe III memiliki kualitas terendah dengan potensi hidrokarbon utama berupa gas. Kerogen tipe II kaya akan struktur aromatik. 4. Kerogen tipe IV Kerogen tipe IV tersusun dari berbagai material organik tersusun-ulang yang teroksidasi. Kerogen tipe IV tidak memiliki potensi untuk menghasilkan hidrokarbon. Tabel II.3 Parameter tipe kerogen dan produk yang dihasilkan pada puncak kematangan (Peters dan Cassa, 1994) Tipe Kerogen HI (mg HC/g TOC) S 2 /S 3 Atomic H/C Potensi Hidrokarbon Utama I >600 >15 >1,5 Penghasil minyak II 300-600 10-15 1,2-1,5 Penghasil minyak II/II 200-300 5-10 1,0-1,2 Penghasil minyak dan gas II 50-200 1-5 0,7-1,0 Penghasil gas IV